(57)【要約】【課題】  本発明はより効率良く内釜を振動させることの出来る電磁誘導加熱調理器を提供することを目的とする。【解決手段】  前記目的を達成するために、本発明にかかる電磁誘導加熱調理器１は、被加熱物を収納する調理容器３と、発生磁界により調理容器３を加熱する調理容器３の外面に対向して設けられた誘導加熱コイル５と、調理容器３を支持する懸架材１８とを備え、調理容器３の共振周波数と誘導加熱コイル５に流す高周波電流を一致させ、且つ、懸架材１８により調理容器３を支持する懸架位置を、調理容器３が有する縦振動特性の共鳴モードにおける振動変位の腹の位置にほぼ一致させたことを特徴とする。【選択図】          図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収納する調理容器と、発生磁界により前記調理容器を加熱する前記調理容器の外面に対向して設けられた誘導加熱コイルと、前記調理容器を支持する懸架材とを備え、前記調理容器の共振周波数と前記誘導加熱コイルに流す高周波電流を一致させ、且つ、前記懸架材により前記調理容器を支持する懸架位置を、前記調理容器が有する縦振動特性の共鳴モードにおける振動変位の腹の位置にほぼ一致させたことを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記調理容器は外方に延出する縁部を有し、前記懸架材により前記調理容器を支持する懸架位置を、前記縁部における前記調理容器が有する縦振動特性の共鳴モードにおける振動変位の腹の位置にほぼ一致させたことを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱調理器、特に電磁誘導コイルにより磁界を発生させて、調理容器の電磁誘導損失により調理容器を加熱して食品等を調理する誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波振動子を使用せずに、電磁誘導加熱調理器が有する電磁誘導コイルにより高周波磁界を発生させて、調理器内部に備えられた調理容器を騒音が出ないように超音波振動させることで、容器内の米の吸水を促進させて美味しい飯を炊飯できる電磁誘導加熱調理器の提案が行われている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６１８１６号公報
【０００４】
このような従来の電磁誘導加熱調理器は、被加熱物が収容された調理容器に対向する電磁誘導コイルに、インバータから高周波電流を供給することによって電磁誘導加熱される。このとき反磁性材の磁束変調板を調理容器の底面の中心と電磁誘導コイルとの間に設けることで、電磁誘導コイルの周囲に発生する磁束を磁束変調板が乱すことによって、振動を発生させ、調理容器の共振周波数と電磁誘導コイルに供給する高周波電流の周波数とを一致させることによって、調理容器の振動が増幅され、調理容器が超音波振動するものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９は、従来の調理容器である内釜の形状を示す概要説明図である。図９において（ａ）は内釜の断面図、（ｂ）は下面から見た平面図である。内釜１０１は、底部１０２と胴部１０３及び外方に向かって延出した縁部１０４がそれぞれ屈曲部１０５、１０６を介して連続した形状に形成されている。従来の電磁誘導加熱調理器である炊飯器では、炊飯器本体内部に内釜１０１をセットした際に、内釜１０１の縁部１０４の適当位置を懸架材１０７により支持して、底部１０２及び胴部１０３を宙吊り状態として保持するのが一般的であった。しかし、このような構成において、内釜１０１が超音波振動する際に、内釜１０１に直接接触する懸架材１０７の接触位置について、内釜１０１の振動レベルとの関係を考慮した技術は存在しなかった。本発明は上記課題に鑑み為されたものであり、より効率良く内釜を振動させることの出来る電磁誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明にかかる電磁誘導加熱調理器は、被加熱物を収納する調理容器と、発生磁界により前記調理容器を加熱する前記調理容器の外面に対向して設けられた誘導加熱コイルと、前記調理容器を支持する懸架材とを備え、前記調理容器の共振周波数と前記誘導加熱コイルに流す高周波電流を一致させ、且つ、前記懸架材により前記調理容器を支持する懸架位置を、前記調理容器が有する縦振動特性の共鳴モードにおける振動変位の腹の位置にほぼ一致させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電磁誘導加熱調理器によれば、より効率良く調理容器を振動させ超音波振動を伝達することの出来る電磁誘導加熱調理器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は本発明の電磁誘導加熱調理器としての炊飯器を示す断面図である。同図に示すように本実施形態における電磁誘導加熱としての炊飯器１は、本体２内部に調理容器である内釜３を収容するための収容部４を有し、この収容部４の外周には内釜３の外面に対向して設けられた誘導加熱コイル５が配設されている。この誘導加熱コイル５は、インバータ６により高周波電流が供給されることで磁界を発生させ、その発生磁界により内釜３を加熱するものであり、内釜３のほぼ底面３ａに対向して設けられた内周側コイル５ａと内釜３の底面３ａと側面３ｂとをなだらかに結ぶ屈曲部３ｃに対向して設けられた外周側コイル５ｂとから構成されている。また、内釜３の底面３ａ中央底部には、内釜３の温度を検出するための、内釜用温度センサ７が配設されている。
【０００９】
炊飯器本体２の上部には、蓋体８が本体２に対して回動自在に設けられている。蓋体８の下部には、着脱自在な下蓋９が設けられていて、下蓋９には、蓋の温度を検知する蓋用温度センサ１０が設けられている。本体２の前方には、使用者が炊飯開始時に押下する炊飯キー（図示せず）などが設けられた操作パネル１１を備え、操作パネル１１裏面の本体２内部にはマイコンなどから構成される制御手段１２が備えられている。この制御手段１２は、内釜用温度センサ７と蓋用温度センサ１０からの検出温度に基づいて炊飯状態を認識し、これに基づいて、前述のインバータ６を制御することで、誘導加熱コイル５が発生させる磁界を制御し、内釜３の加熱を調整するものである。
【００１０】
図２は本発明の一実施形態である炊飯器１の蓋体８及び内釜３を本体２から外して上方向から見た平面図である。同図に示すように内釜３の底面の中心に位置する内釜用温度センサ７を中心として内釜３と電磁誘導コイル５ａとの間には磁束変調板１３が設けられている。この磁束変調板１３は、反磁性材の銅、銀、金、黒鉛、ビスマス等の何れかからなるリング状の板材であり、電磁誘導コイル５の周囲に発生する磁束を反磁性材の磁束変調板１３が乱すことによって、内釜３の底部３ａに該当する円盤部を振動させ、インバータ６によって電磁誘導コイル５に供給される高周波電流の周波数が内釜３の底部３ａに該当する円盤部の共振周波数と一致させることによってその振動を増幅するものである。
【００１１】
ここで、調理容器の共鳴モードの共振周波数ｆ、波長λの求め方を説明する。内釜３は底面３ａの中心と垂直に交差する軸１５に対して軸対称形状であり、その中心軸１５には、内釜３の底面３ａに接触させるように、バネにより押圧された内釜用温度センサ７が配置されている。このため、内釜３は、軸中心で支持された単純支持梁とみなすことができる。この時の縦振動による内釜３の共振周波数ｆ[Ｈｚ]、波長λ[ｍ]は、次式で求めることができる。
【００１２】
ｆ＝（２ｎ−１）×Ｃ／４Ｌ  …  （式１）
λ＝Ｃ／ｆ＝４Ｌ／（２ｎ−１）  …  （式２）
ここで、Ｃ：音速[ｍ/ｓ]、Ｌ：内釜の長さ[ｍ]、λ：波長[ｍ]、ｎ：次数（１，２，…）である。
【００１３】
図３に内釜３の共振周波数ｆ、波長λを求めるために、内釜３を単純支持梁１４に置き換えた模式図を示す。図３では、次数ｎを１〜５まで変化させて記載している。そして各次数の共鳴モードにおける振動変位の様子を共鳴モードの波形１６として、それぞれ示している。図３における各次数の共鳴モードにおける波形１６において、振幅の大きい腹の部分は、振動変位が大きく、節の部分は振動変位が零の箇所を示す。内釜３の縦振動の共振はこのように、軸１５の中心位置での振動変位が零となり、次数ｎの増大に従って節の数が一つずつ増加してゆく特性を持つ。
【００１４】
前述のようなモデルに則して、一般的な形状の内釜の共振周波数を計算し、共振周波数と同じ周波数で電磁誘導コイル５に高周波電流を流したときの内釜の応力をシミュレーションし、応力分布図として表してみた。図４は内釜３にかかる応力をシミュレーションした応力分布図である。同図において、縦軸は応力の大きさを、横軸は内釜底面３ａ中心軸１５を零として棒状に展開し、内釜底面３ａの中心からの距離を数値化して表している。また同図には、共鳴モードの波形１６ａも重ねて記載して、内釜の持つ縦振動特性を模式的に表しいる。
【００１５】
図４に示すように、応力１７が大きく発生している箇所が２箇所ある。まず1箇所目１７ａは、外周側の電磁誘導コイル５ｂ近傍、２箇所目１７ｂは、内釜３を支持する懸架材近傍位置（内釜３の外方に延出した縁部３ｄ付近）であった。応力１７の１箇所目の発生箇所１７ａは、電磁誘導コイル５から発生する電磁力によるものであり、同図に示すとおり共鳴モードの波形１６ａの腹の位置にあるため、内釜３の振動が発生されていることが見て取れる。
【００１６】
これに対し本発明者らは、応力１７の２箇所目の発生箇所１７ｂでは、応力が無駄なエネルギーを消費して、電磁誘導コイル５近傍で発生する振動に悪影響を与え、電磁誘導コイル５近傍の安定した振動を妨げ、内釜３の振動レベルを小さくしてしまうことを見出した。そしてこの応力の発生原因を鋭意研究したところ、内釜３を支持する懸架材の懸架位置が深く関わっていることを突き止めた。
【００１７】
シュミレーションにおいて、内釜３を支持する懸架材の懸架位置を変化させながら応力の変化を調べると、懸架位置が共鳴モードの波形１６ａの節の位置近傍にあると発生する応力大きくなった。つまり、懸架位置が振動しづらい共鳴モードの波形１６ａの節の位置に近づくほど（振動変位が零の位置に近づくほど）、懸架位置で発生する応力が増幅されて、高い値となってしまうのである。さらに、従来の炊飯器での内釜３の懸架構造は、この共鳴モードの波形１６ａの節の位置近傍に懸架材１０７が配置される構成が一般的であることも分かった。
【００１８】
そこで前述の結果を基に、内釜３を支持する懸架材の懸架位置を内釜３の共鳴モードの波形１６の山又は谷の位置（腹の位置）に配置した。図５は、懸架材１８を内釜３の共鳴モードの波形１６の振動変位の大きい箇所に配置したところを示す図である。
【００１９】
このような内釜３の支持状態において、前述の式１で求めた内釜３の共振周波数と同じ周波数で、電磁誘導コイル５に高周波電流を通電したとき、内釜３は共鳴を起こし、はげしく振動した。そして図５に示した懸架位置では懸架材１８の位置に発生する応力を軽減することができた。このように内釜３が振動しやすい共鳴モードの波形１６の腹の位置に、懸架材１８を配置することにより、懸架材１８の位置に発生する応力が低下することが確かめられた。
【００２０】
また、前述のシュミレーションにおいて、懸架材を内釜３の共鳴モードの波形における節の位置に配置した場合の音圧と内釜３の共鳴モードの波形における腹の位置に配置した場合の音圧を測定したところ、表１のような結果を得た。
【００２１】
【表１】
2005046307.tif 000003
【００２２】
表１に示すように、懸架材を内釜３の共鳴モードの波形における節の位置に配置した場合の音圧は、７．５[ｍＶ]、懸架材を内釜３の共鳴モードの波形における腹の位置に配置した場合の音圧は、９．４[ｍＶ]と言う結果が得られた。このように実測値としても懸架材の位置を内釜３の共鳴モードの波形における腹の位置に配置することにより、従来と比べて高い音圧（＝振動）が得られることが確かめられた。
【００２３】
以上説明したように本発明における電磁誘導加熱調理器によれば、被加熱物を収納する内釜を懸架する懸架材を、内釜の共鳴モードにおける波形の腹の位置に配置することによって、内釜の振動に悪影響を与える懸架材付近に発生する応力を低減させ、従来より大きな振動を得ることができ、効率良く内釜を振動させ、おいしいご飯を炊飯することができる電磁誘導過熱調理器を提供することができる。
【００２４】
本実施の形態における電磁誘導加熱調理器である炊飯器１によって、実際に炊飯を行ってみた。図１に示すように内釜３内には、米１９、米１９に吸水させる適量の水２０を入れる。内釜３は、内釜３が振動しやすい共鳴モードの波形１６の腹の位置に懸架材１８が配置されており、内釜３の外方に延出した縁部３ｄを懸架材１８により懸架されることにより保持されている。
【００２５】
図６は、炊飯各過程の米１９の温度を模式的に示した温度変化のグラフ、図７は電磁誘導コイル５の動作のタイミングチャートである。米１９と適量の水２０が入れられた内釜３を炊飯器本体２にセットして、蓋８を閉め、炊飯スイッチ（図示せず）を入れて炊飯を開始する。すると、電磁誘導コイル５に電流が流れ、内釜３には電磁誘導により、熱と機械的な力が発生する。
【００２６】
図６の炊飯開始初期の予熱過程では、電磁誘導コイル５からの磁界により、ご飯の温度が６０℃を越えない程度に図７に示すように電磁誘導コイル５への通電を制御しながら加熱し、約１５分間の予熱（吸水促進）過程を経て、炊飯過程に入った。炊飯工程においても予熱過程のように電磁誘導コイル５への通電によって内釜３が発熱し続け、内釜３内がほぼ１００℃に達したことを内釜用温度センサ７、蓋用温度センサ１０で検知すると、図７に示すように電磁誘導コイル５への電力供給を制御し、適宜加熱量を調整しながら炊飯を継続した。この時、加熱量が多過ぎても内釜３内の温度は、１００℃を維持する。沸騰を継続した後、内釜３の水がなくなったことを内釜用温度センサ７を通して検知すると、インバータ６の制御を停止し、蒸らし過程に入った。蒸らし過程では、内釜１の温度を１００℃に保持するため、電磁誘導コイル６への通電を断続的に約１５分間継続した。
【００２７】
このように、内釜３が振動しやすい共鳴モードの波形１６の腹の位置に、懸架材１８を配置した炊飯器によって炊きあげられたごはんを食味してみたところ、効率良く内釜を振動させ、おいしいご飯を炊飯することができた。
【００２８】
実施の形態２．
本発明の発明者らは、さらに鋭意研究を重ねたところ、内釜３における縁部３ｄと胴部３ｂとの間に存在する屈曲部３ｅの近傍に、内釜３が振動しやすい共鳴モードの波形１６の腹が現れ易いことが確かめられた。このため、図８に示すように、懸架材１８を内釜３の内周側に近づけて、屈曲部３ｅ近傍に配置する構成をとることで、いちいち内釜３の共鳴モードにおける波形１６により腹の位置を確かめなくても、懸架材１８の配置位置を内釜３の共鳴モードにおける波形の腹の位置に配置しやすくすることが出来る。
【００２９】
このように、懸架材１８による懸架位置をより内釜３の内周側に移動することにより、内釜３の共鳴モードにおける波形の腹の位置に懸架材１８を配置することができるので、懸架材１８付近で発生する応力を低減でき、従来技術に比べ、内釜３の振動を向上させることが出来る。なお本実施形態では、懸架材１８の配置位置を、内釜３の縁部３ｄに存在する共鳴モードにおける波形の腹の位置になるように配置したが、内釜３の縁部３ｄ以外に存在する共鳴モードにおける波形の腹の位置になるように配置しても、同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の電磁誘導加熱調理器としての炊飯器を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態である炊飯器の蓋体及び内釜を本体から外して上方向から見た平面図である。
【図３】調理容器である内釜の共振周波数ｆ、波長λを求めるために、内釜を単純支持梁に置き換えた模式図である。
【図４】内釜にかかる応力をシミュレーションした応力分布図である。
【図５】懸架材を内釜の共鳴モードにおける波形の振動変位の大きい箇所に配置したところを示す図である。
【図６】炊飯各過程の米の温度を模式的に示した温度変化のグラフである。
【図７】電磁誘導コイルの動作のタイミングチャートである。
【図８】懸架材を屈曲部に近づけたところを示す断面図である。
【図９】従来の調理容器である内釜の形状を示す概要説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  炊飯器（電磁誘導加熱調理器）、２  炊飯器本体、３  調理容器、４  収納部、５  誘導加熱コイル、６  インバータ、７  内釜用温度センサ、８  蓋体、９  下蓋、１０  蓋用温度センサ、１１  操作パネル、１２  制御手段、１３  磁束変調板、１４  単純支持梁、１５  中心軸、１６  共鳴モードの波形、１７  応力、１８  懸架材、１９  米、２０  水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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